三步解决机加工粗糙度常见问题！

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数控车床生产中出现的粗糙度问题，是指在大批量生产中且一度加工正常的情况下，突然产生的粗糙度不合格问题。其产生的原因很多，包括人、刀具、机床和工件材料等。常见的粗糙度问题有粗糙度值在要求的极限、粗糙度值超差以及震纹等。针对实践中常见的粗糙度问题，本文从对刀、加工路线以及工件原料三个方面进行了剖析，并提出了相应的改善措施。

对刀不正确

1.常见现象

零件加工完成后尺寸合格，唯独分两次加工的某表面存在问题：虽加工表面白亮、纹理规则(见图1)，但粗糙度值超差;或者纹理细密、颜色暗淡(见图2)，粗糙度值在极限。

2. 问题分析

通常情况下，对某表面进行两次及以上加工的话，最后一道精加工工序的进给量会小于之前的粗加工。对于加工表面白亮、纹理规则且粗糙度超差的零件，拿它和之前的合格零件进行比较，会发现零件车削纹理的螺距大于合格零件。这说明该表面是粗加工的时候加工出来的，精加工的刀具根本就没有加工到零件;而纹理细密且颜色暗淡的零件，则是精加工刀具与零件接触了，但是因为切削量的不足，导致零件表面粗糙度仍较大。

3.问题处理

在未对设备做任何调整的情况下，让数控车床按照单段执行的方式进行加工。在开始精加工之前停止，用卡尺测量零件，将结果与工艺卡上给出的精加工尺寸要求进行比较;按照工艺设定的加工余量，对刀具补偿值进行调整;保证精加工的加工余量，再次进行加工，问题得到消除。待问题消除后，将刀具的补偿量写到对刀数值里面，并且将刀具补偿量改回调整之前。

加工路线不适用

1.常见现象

在槽加工时，槽刀主要是靠前端的切削刃进行加工，两侧虽然有加工功能，但并不常用。加工梯形槽时，常规方法是用前端切削刃方式加工斜边，但得不到理想的粗糙度要求，粗糙度值靠近极限，刀具寿命300件/刃，刀具寿命快要到时偶尔还会出现超差。

对于端面车刀，用一把刀具粗、精车端面时，粗车车下去、精车车上来的走刀方式也比较常用，这样可以减少走刀，但是却很容易产生端面震纹(见图3)。

图3  端面震纹

2.问题分析

槽刀按照用前端加工方式确定的走刀路线，加工出来的质量不好，说明这种加工路线并不适合当前零件的加工需求，或者用槽刀来加工当前零件工艺方案并非最理想的解决方案。

针对端面车刀用一把刀具粗、精车端面的情况，我们进行逐步分析，通过单步执行的方式，分别在该端面粗、精加工完成后，停下来观察端面的粗糙度情况。发现粗车车下去并没有震纹，可以得出结论，震纹是在精车车上来时产生的。对车刀的结构(见图4)进行分析，发现该刀具并不适用于这样的往复加工。

3.问题处理

对槽刀进行走刀路线调整的试验，相关参数保持不变，采用相反的走刀路线(见图5)，加工的表面质量改善明显，粗糙度达到R3，且刀具寿命达到1100件/刃。对于一把车刀粗、精车端面的情况，我们把产生震纹的这次走刀的方向做了一个改变(见图6)，把从下往上的方向改为从上往下，只改变走刀轨迹，不改变加工参数，震纹随即消除。

图6  改变走刀方向

来料发生变化

1.常见现象

来料变化引起的粗糙度问题，通常会在两种情况下产生：一种是只车一刀完成加工的，端面或者外倒角会出现震纹;另一种是前面工序有过粗加工，再进行精加工时，在圆角或者台阶根部会有震纹产生(如图7)。现象发生后，无论是更换刀杆和刀具，还是重新对刀都无法消除该震纹。

2.问题分析

出现震纹说明刀具在加工中受到了较大的阻力。对于只车一刀完成加工的情况，因为是切削毛坯面，刀具要切掉的余量变大了，所以端面或者外倒角有震纹。而对于前面工序有过粗加工的情况，加工余量比较稳定，那么就可能是材料的硬度等情况引起的切削阻力增大而产生的震纹。

3.问题处理

毛坯尺寸虽然有公差要求，但其公差范围较大，1mm以上的公差对毛坯来讲都是非常常见的。在之前的生产中，毛坯可能是稳定在一个状态，而一段时间后则可能会变成另外一个状态，但是其尺寸又在公差范围内。这种情况通常可将一刀加工分成两刀加工，使产生最终表面的第二刀有一个稳定的加工余量，这样震纹就消除了。

图7  在圆角或者台阶根部会有震纹产生

毛坯的微量元素、硬度等要求也是一个范围，一定的加工参数不一定能够完全适用毛坯的整个材质要求范围的加工。当发现震纹且各项检查结果都在要求范围内时，可以微量的调整一下震纹区域的加工参数，使加工进给量变小，从而消除问题。

结语

综上所述，导致数控车床生产中出现粗糙度问题的原因都十分常见。在处理这类问题时，通常我们可以通过三个步骤来查找原因：首先，寻找差异，就是比较问题出现前后，设备有哪些因素发生过变化，实际的加工与工艺的符合性怎样;通过恢复变化过的因素，和恢复符合性消除问题。然后，对恢复后仍不能消除的进行加工的合理性分析，制定试验措施进行验证。最后，根据之前得到的结果，对加工工艺或程序进行修改。

从前面的实例我们也可以看出，常见的粗糙度问题基本上都可以通过调整程序来改善。然而，当遇到问题时不能首先就调整程序，而应该先从产生不合格前后有变化的因素里，寻找导致不合格的因素。没有找到问题点就调整程序往往会使真正的原因被掩盖，而且会导致新的问题出现，如刀具寿命低、加工节拍变慢，甚至发生撞刀。只有当用原有程序本来就不合理，存在优化空间时，消除影响原因的成本远大于修改程序而增加的成本时，才需要通过调试加工程序来消除问题。

炎晓豆

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